植物生理學(xué)設(shè)計性實驗教學(xué)的探索研究

●劉君 王燕凌

植物生理學(xué)設(shè)計性實驗教學(xué)的探索研究

●劉君 王燕凌

為進一步提高本科實驗教學(xué)效果，強化學(xué)生實驗技能、綜合能力的培養(yǎng)，探索開設(shè)設(shè)計性實驗成為教學(xué)改革的一條新路徑。文章以“植物組織水勢測定”的設(shè)計性實驗研究為例，總結(jié)了此類實驗的組織、實施、教學(xué)考核等環(huán)節(jié)，探討開設(shè)設(shè)計性實驗的教學(xué)效果及其可行性。

植物生理學(xué) 實驗教學(xué)設(shè)計 實驗技能 綜合能力

植物生理學(xué)是一門實驗性很強的學(xué)科，幾乎和所有與植物相關(guān)的學(xué)科都有密切聯(lián)系，是高等農(nóng)業(yè)院校農(nóng)學(xué)類本科學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。隨課程設(shè)置的植物生理學(xué)實驗，不僅是對理論知識的驗證，也是培養(yǎng)學(xué)生動手能力、科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力的重要途徑。植物生理學(xué)實驗技能的訓(xùn)練，對學(xué)生以后進入更高層次的學(xué)習(xí)、研究都具有舉足輕重的作用。筆者所在的新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)植物生理學(xué)教研部為進一步提高本科實驗教學(xué)效果，強化學(xué)生實驗技能、綜合能力的培養(yǎng)，近年來，積極探索開設(shè)設(shè)計性實驗作為教學(xué)改革的一條新路徑。本文以“植物組織水勢測定”的設(shè)計性實驗研究為例，總結(jié)了此類實驗的組織、實施、教學(xué)考核等環(huán)節(jié)，探討開設(shè)設(shè)計性實驗的教學(xué)效果及其可行性。

一、設(shè)計性實驗的組織

首先，根據(jù)設(shè)計性實驗的教學(xué)目的和要求,制定出設(shè)計性實驗的教學(xué)大綱，編寫實驗講義；其次，以正在學(xué)習(xí)或者已經(jīng)學(xué)習(xí)過植物生理學(xué)相關(guān)理論的學(xué)生為實驗開設(shè)對象，向其宣傳設(shè)計性實驗項目，引導(dǎo)學(xué)生查閱資料，進行實驗方案設(shè)計的準備工作。如，有關(guān)植物組織的水勢，需要學(xué)生了解水勢的理論、與水勢相關(guān)的生理過程，植物組織水勢的測定原理和方法等。

二、實驗設(shè)計與方案篩選

在不局限學(xué)生的思維方式和認知的前提下，指導(dǎo)學(xué)生書寫設(shè)計性實驗方案，方案內(nèi)容包括實驗選材，材料處理，水勢測定方法，欲解決的問題等方面。在兩個學(xué)年度共60人次參與的研究中，有約12%的方案初稿因質(zhì)量問題在第一輪被篩除，其余方案按指導(dǎo)教師的修改意見修改后進行第二輪篩選，約有2%的方案因合理性或?qū)嶒炇覘l件的局限性未能進入實施階段。

三、實驗實施

實驗指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生設(shè)計方案預(yù)備好實驗所需植物材料、藥品、儀器、用具等，由參與學(xué)生一人一組根據(jù)方案獨立實施實驗，指導(dǎo)教師全程負責(zé)答疑釋惑。

四、實驗考核

依據(jù)開設(shè)設(shè)計性實驗的目的，此類實驗的考核應(yīng)突出設(shè)計方案的重要性，加大其在考核中的比重。因此，最終的設(shè)計性實驗考核按實驗方案、實驗操作技能、實驗報告和實驗的創(chuàng)新性四個部分，以分別占成績的40%、20%、20%和10%比例組成。

在兩個年度的設(shè)計性實驗研究過程中，我們對參加實驗的學(xué)生進行了實驗效果的問卷調(diào)查（結(jié)果見下表），同時也收閱了學(xué)生的心得總結(jié)。

從問卷調(diào)查結(jié)果可以看出，學(xué)生非常認可設(shè)計性實驗對于鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生獨立思考問題的能力、實驗設(shè)計的能力和動手操作的能力，以及激發(fā)學(xué)生可貴的創(chuàng)新意識方面的積極作用。同時有91%的學(xué)生的建議中均提出多多開設(shè)此類設(shè)計性實驗，并希望吸收更多的學(xué)生參與進來。當(dāng)然我們還應(yīng)看到學(xué)生對實驗室可提供的條件仍存在較大比例的不滿意。

選 項 結(jié) 果(%)內(nèi) 容 A B C A B C是否有必要開放此類設(shè)計性實驗 是 否 100 0本實驗?zāi)康氖欠襁_到 是 否 91 9本實驗有利于提高動手能力 是 否 100 0本實驗有助于培養(yǎng)倉新能力 是 否 100 0鍛煉了獨立思考能力 是 否 100 0實驗室提供的條件 好 一般 不好 55 45 0教師的指導(dǎo)作用 好 一般 差 91 9 0

通過此類實驗研究，我們也發(fā)現(xiàn)了一些值得注意的問題：

第一，開設(shè)設(shè)計性實驗需要一定的基礎(chǔ)條件。此類實驗的開設(shè)需要有能對學(xué)生開放的實驗室；開放時間可以保證在八小時以外；需要有一定的資金支持以購買實驗耗材；材料、器皿及用具的準備工作均需要人員付出時間和精力完成；開課實驗室現(xiàn)有儀器設(shè)備條件能否滿足一些學(xué)生的實驗設(shè)計，如有學(xué)生設(shè)計采用露點微伏計測定比較不同溫度處理對蘋果果肉組織水勢的影響，一些實驗室無法提供學(xué)生此類較昂貴精準的儀器，只能采用稱重法、小液流法或阿貝折射儀法等。上述條件可能是制約開始設(shè)計性實驗的主要障礙。

第二，開設(shè)設(shè)計性實驗對教師素質(zhì)和能力有一定要求?，F(xiàn)有大學(xué)生普遍存在科研素質(zhì)薄弱，主動思考、分析問題的能力較差，研究報告的書寫訓(xùn)練極度缺乏等問題，這就要求開設(shè)設(shè)計性實驗的老師不但要有足夠的耐心和耐性指導(dǎo)學(xué)生完成全過程，同時要具備較高的學(xué)術(shù)素養(yǎng)和科研能力能夠在每一個環(huán)節(jié)引導(dǎo)、指正學(xué)生。

總之，設(shè)計性實驗的嘗試是有益的，首先它為本科學(xué)生創(chuàng)造了一個實踐操作的機會，學(xué)生可以實施個人的設(shè)計思路和實驗方案，不再是在一個實驗對應(yīng)一種實驗方法、一套實驗儀器以及一系列操作步驟的“固定”的實驗?zāi)Ｊ较峦瓿蓪嶒瀮?nèi)容，例如有學(xué)生嘗試用阿貝折射儀測定水勢，有學(xué)生感興趣了解不同pH處理后仙人掌莖組織水勢的變化等等；其次，學(xué)生在實驗實施中能夠不斷檢驗和修正個人的思路，自行完善實驗設(shè)計，獨立實施測定過程，這其中包括材料的選擇是否得當(dāng)，試劑濃度梯度的確定，器皿和用具的準備等。因此，設(shè)計性實驗在培養(yǎng)學(xué)生科研素質(zhì)方面的作用是可以肯定的。

設(shè)計性實驗的開設(shè)符合教育部提倡的“加強實驗教學(xué)等實踐環(huán)節(jié)，不斷改革實驗教學(xué)內(nèi)容，改進實驗教學(xué)方法，以提高大學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力和獨立研究的能力”的要求。在各院校硬件條件有限的現(xiàn)狀下，可以從一些實驗性強的學(xué)科入手、由少量的實驗項目開始，逐步探索完善設(shè)計性實驗的開設(shè)實施。

[1]王常生，王宇飛，肖宏濱.《機械工程材料科學(xué)》綜合性試驗教學(xué)改革與實踐.實驗室科學(xué)，2008（4）

[2]張建華.電子技術(shù)課程教學(xué)改革探討.甘肅科技，2009（7）

（責(zé)編：若佳）

G642.0

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1004-4914（2014）07-247-01

劉君，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院植物生理教研部博士，主要研究領(lǐng)域：植物抗逆生理學(xué)；王燕凌，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院植物生理教研部副教授新疆烏魯木齊830052）